(57)【要約】  【課題】非常に優れた熱交換性能を維持しながら、非常に製造容易な構造で、安価でかつ信頼性の高い熱交換器を提供することを目的とする。  【解決手段】平行に並べられた複数の長板９、１０と長板９、１０相互間のスリット１８、２０からなり、長板１０の表面に長手方向に連続して凹み１７が設けられた基板１５が複数積層され、隣接する基板１５、１６の前記長板９、１０相互が接続されて管３を構成するとともに、凹み１７が管内流路４を構成し、かつスリット１８，２０が管外流路５を構成することにより、管３のみによって構成された熱交換部１を基板１５、１６から構成することができ、熱交換器を簡単な工程で安価に製造できる。【選択図】図１
2005300062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットからなり、前記長板のいくつかの表面に長手方向に連続して凹みが設けられた基板が複数積層され、隣接する前記基板の前記長板相互が接続されて管を構成するとともに、前記凹みが管内流路を構成し、かつ前記スリットが管外流路を構成する熱交換器。
【請求項２】
略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットからなる基板と、略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットと前記長板の表面に長手方向に連続して設けられた凹みとからなる基板とが交互に積層された請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記長板の両端で前記長板相互を保持する保持板と、前記保持板の内側に設けられた長穴が前記基板に設けられるともに、前記長板のいくつかの表面に設けられた前記凹みはその延長が前記長穴と連通し、隣接する前記基板の前記長穴相互が接続されて分岐流路を構成するとともに、前記凹みによって構成された前記管内流路が、前記分岐流路と接続された請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記長板のいくつかにおいて前記保持板の厚みよりも前記長板の厚みを薄くすることで、前記基板の積層方向にも前記管相互の隙間を設け、前記基板相互間にも管外流路を構成する請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記基板の平面方向に管外流路の流体を流す請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
積層された前記基板の両端で、前記長穴を覆う蓋を設けると共に、前記蓋の一部に流入管または流出管を設けた請求項３から５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記基板を樹脂製とした請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記基板相互を溶着によって接着し積層した請求項１から７のいずれかに一項に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却システム、放熱システムや加熱システム等用の熱交換器に関するもので、特に情報機器などコンパクト性を要求されるシステムで使用される液体と気体の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器としては、管とフィンとから構成されたものが一般的であるが、近年はそのコンパクト化を図るために、管径及び管ピッチを小さくし、管を高密度化する傾向にある。その極端な形態としては、管外径が０．５ｍｍ程度の非常に細い管のみから熱交換部が構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は、特許文献１に記載された従来の熱交換器の正面図である。
【０００４】
図１１に示すように、従来の熱交換器は、所定間隔を置いて対向配置される入口タンク３１と出口タンク３２と、入口タンク３１と出口タンク３２の間に断面円環の複数の管３３が配置され、管３３の外部を外部流体が流通されるコア部３４が構成されている。
【０００５】
そして、管３３を正方形の碁盤目状に配置するとともに、管３３の外径を０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とし、隣接する管３３のピッチを管外径で除した値を０．５以上３．５以下とすることで、使用動力に対する熱交換量を大幅に向上できるとしている。
【特許文献１】特開２００１−１１６４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の熱交換器を構成する具体的な要素や製造方法については示されていないが、一般的には、多数の細い管３３と、特定の面に多数の細かい円孔を予め空けた入口タンク３１と出口タンク３２を用意し、入口タンク３１及び出口タンク３２の円孔に管３３の両端を挿入し、溶接等によって管３３の挿入部を入口タンク３１及び出口タンク３２に接着する方法が考えられる。しかしながら、細い円管が非常に高価であるばかりでなく、入口タンク３１や出口タンク３２に管３３の挿入用の微細な円孔を所定の微細なピッチで設けることと、管３３を入口タンク３１や出口タンク３２に挿入し接着する工程が非常に困難であり、熱交換性能が高くても、非常に高価でかつ洩れに対する信頼性が低いものになるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、非常に優れた熱交換性能を保持しながら、非常に製造が容易な構造で、安価で、かつ信頼性の高い熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットからなり、前記長板のいくつかの表面に長手方向に連続して凹みが設けられた基板が複数積層され、隣接する前記基板の前記長板相互が接続されて管を構成するとともに、前記凹みが管内流路を構成し、かつ前記スリットが管外流路を構成したものである。
【０００９】
これによって、管のみによって構成された熱交換部を基板から構成することができる。
【００１０】
また、本発明は、略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットからなる基板と、略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットと前記長板の表面に長手方向に連続して設けられた凹みとからなる基板とが交互に積層される構成としたものである。
【００１１】
これによって、半分の基板には単純な抜き穴のみの加工となる。
【００１２】
また、本発明は、前記長板の両端で前記長板相互を保持する保持板と、前記保持板の内側に設けられた長穴が前記基板に設けられるともに、前記長板のいくつかの表面に設けられた前記凹みはその延長が前記長穴と連通し、隣接する前記基板の前記長穴相互が接続されて分岐流路を構成するとともに、前記凹みによって構成された前記管内流路が、前記分岐流路と接続されたものである。
【００１３】
これによって、分岐流路と管を一体にして基板から構成することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記長板のいくつかにおいて前記保持板の厚みよりも前記長板の厚みを薄くすることで、前記基板の積層方向にも前記管相互の隙間を設け、前記基板相互間にも管外流路を構成するものである。
【００１５】
これによって、管外の伝熱面積を増加させることができるとともに、管外流路を広くすることができ、管外流体の流動抵抗を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明は、前記基板の平面方向に管外流路の流体を流すものである。
【００１７】
これによって、積層された基板相互の境界が管外流体の流れの障害になることもない。
【００１８】
また、本発明は、積層された前記基板の両端で、前記長穴を覆う蓋を設けると共に、前記蓋の一部に流入管または流出管を設けたものである。
【００１９】
これによって、分岐流路を構成する一部と流入管または流出管を兼用できる。
【００２０】
また、本発明は、前記基板を樹脂製としたものである。
【００２１】
これによって、熱交換器を軽量化することができる。
【００２２】
また、本発明は、前記基板相互を溶着によって接着し積層する製造方法である。
【００２３】
これによって、管内流路や管外流路を目詰まりさせることなく基板相互の接着を容易にできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の熱交換器は、管のみによって構成される熱交換部を基板から構成することができるので、熱交換器を非常に安価な部品から製造できる。
【００２５】
また本発明の熱交換器は、分岐流路を管と一体にして基板から構成することができるので、管と分岐流路との接続を不要にして工程を一層簡単にするとともに、洩れに対する信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
請求項１に記載の発明は、略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットからなり、前記長板のいくつかの表面に長手方向に連続して凹みが設けられた基板が複数積層され、隣接する前記基板の前記長板相互が接続されて管を構成するとともに、前記凹みが管内流路を構成し、かつ前記スリットが管外流路を構成したもので、管のみによって構成された熱交換部を基板から構成することができ、熱交換器を非常に安価な部品から製造できる。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の熱交換器において、略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットからなる基板と、略平行に並べられた複数の長板と前記長板相互間のスリットと前記長板の表面に長手方向に連続して設けられた凹みとからなる基板とが交互に積層される構成としたもので、半分の基板には単純な抜き穴のみの加工となり、熱交換器を簡単な工程で製造できる。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の熱交換器において、前記長板の両端で前記長板相互を保持する保持板と、前記保持板の内側に設けられた長穴が前記基板に設けられるともに、前記長板のいくつかの表面に設けられた前記凹みはその延長が前記長穴と連通し、隣接する前記基板の前記長穴相互が接続されて分岐流路を構成するとともに、前記凹みによって構成された前記管内流路が、前記分岐流路と接続されたもので、分岐流路を管と一体にして基板から構成することができるので、管と分岐流路との接続を不要にして工程を一層簡単にするとともに、洩れに対する信頼性を高めることができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３に記載の発明の熱交換器において、前記長板のいくつかにおいて前記保持板の厚みよりも前記長板の厚みを薄くすることで、前記基板の積層方向にも前記管相互の隙間を設け、前記基板相互間にも管外流路を構成するもので、管外の伝熱面積を増加させることができるとともに、管外流路を広くすることができ、管外流体の流動抵抗を抑えることができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明の熱交換器において、前記基板の平面方向に管外流路の流体を流すもので、積層された基板相互の境界が管外流体の流れの障害になることがないので、管外流体の流動抵抗をより抑えることができるとともに、埃等の付着も防ぐことができる。
【００３１】
請求項６に記載の発明は、請求項３から５に記載の発明の熱交換器において、積層された前記基板の両端で、前記長穴を覆う蓋を設けると共に、前記蓋の一部に流入管または流出管を設けたもので、分岐流路を構成する一部と流入管または流出管を兼用できるので、熱交換器を構成する部品点数を少なくし、熱交換器をより一層安価にできる。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６に記載の発明の熱交換器において、前記基板を樹脂製とし、熱交換器を軽量化することができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７に記載の発明の熱交換器において、前記基板相互を溶着によって接着し積層する製造方法であり、管内流路や管外流路を目詰まりさせることなく基板相互の接着を容易にできる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の熱交換器の正面図、図２は、同熱交換器における熱交換部の管軸と垂直方向の断面図、図３は同熱交換器における熱交換部の管軸方向の断面図を示すものである。
【００３６】
図１から図３において、熱交換器は熱交換部１と熱交換部１の両端のヘッダー部２とから構成される。熱交換部１は碁盤目状に配列された管３から構成され、管内流路４と管外流路５を備える。ヘッダー部２は内部に分岐流路６と流入管７と流出管８を備え、管内流路４が分岐流路６と連結されている。管３は断面が略正方形で、帯状の長板９と断面がコの字状の長板１０とから構成される。分岐流路６は長穴１１と１２が連続することで構成され、一方の端には平板状の蓋１３が設けられ、他方の端には流入管７または流出管８を備えた蓋１４が設けられている。
【００３７】
またこの熱交換器は、二種類の樹脂製の基板１５と基板１６とから構成される。
【００３８】
図４は基板１５の正面図、図５は基板１５の断面図を示し、また図６は基板１６の正面図、図７は基板１６の断面図を示すものである。
【００３９】
図４から図７において、基板１５は、表面に長手方向に連続した凹み１７を備え平行に並べられた複数の長板１０と、長板１０の相互間に設けられたスリット１８と、長板１０の両端で長板１０相互を保持する保持板１９と、保持板１９の内側に設けられた長穴１１から構成され、凹み１７はその延長が長穴１１と連通する。また基板１６は、平行に並べられた複数の平板状の長板９と、長板９の相互間に設けられたスリット２０と、長板９の両端で長板９相互を保持する保持板２１と、前記保持板２１の内側に設けられた長穴１２から構成され、長板９の厚みを保持板２１の厚みより小さくすることで、長板９の表面に空間２２を備えている。そして基板１５と基板１６とが交互に積層され溶着されることで熱交換器が形成され、凹み１７が管内流路４に、スリット１８、スリット２０及び空間２２が管外流路５に、また長板１１と１２が分岐流路６となる。
【００４０】
以上のように構成された熱交換器では、流入口７から流入した液体が分岐流路６で分岐されて管内流路４を流れ、分岐流路６で合流して流出管８から流出する。また気流は管外流路５を基板１５や基板１６の平面方向に流れる。この液体と気流とが熱交換部１において管３を介して熱交換する。この際、基板１５と基板１６に微細な加工を施すことで、管３を細くし、かつ管３のピッチを小さくすることが容易にできるので、非常にコンパクトな熱交換器を容易に構成できる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態においては、平行に並べられた複数の長板１０と長板１０相互間のスリット２０からなる基板１６と、平行に並べられた複数の長板９と長板９相互間のスリット１８と長板９の表面に長手方向に連続して設けられた凹み１７とからなる基板１５とが交互に積層され、隣接する基板１５、１６の長板９、１０相互が接続されて管３を構成するとともに、凹み１７が管内流路４を構成し、かつスリット１８，２０が管外流路５を構成することにより、管３のみによって構成された熱交換部１を基板１５、１６から構成することができ、熱交換器を非常に安価な部品から製造できる。
【００４２】
また基板１６は平行に並べられた複数の長板１０と長板１０相互間のスリット２０から構成されるので、基板１６には単純な抜き穴のみの加工となり、熱交換器を簡単な工程で製造できる。
【００４３】
また長板１０の両端で長板１０相互を保持する保持板１９と、保持板１９の内側に設けられた長穴１１が基板１５に設けられ、長板９の両端で長板９相互を保持する保持板２１と、保持板２１の内側に設けられた長穴１２が基板１６に設けられるともに、基板１５の凹み１７はその延長が長穴１１と連通し、隣接する基板１５、１６の長穴１１、１２相互が接続されて分岐流路６を構成するとともに、凹み１７によって構成された管内流路４が、分岐流路６と接続されたもので、分岐流路６を管３と一体にして基板１５、１６から構成することができるので、管と分岐流路との接続を不要にして工程を一層簡単にするとともに、洩れに対する信頼性を高めることができる。
【００４４】
また保持板２１の厚みよりも長板９の厚みを薄くして長板９の表面に空間２２を設けることで、基板１５、１６の積層方向にも管３相互の隙間を設け、基板１５、１６相互間にも管外流路１５を構成するもので、管外の伝熱面積を増加させることができるとともに、管外流路を広くすることができ、管外流体の流動抵抗を抑えることができる。
【００４５】
また基板１５、１６の平面方向に管外流路５の流体を流すもので、積層された基板１５、１６相互の境界が管外流体の流れの障害になることがないので、管外流体の流動抵抗をより抑えることができるとともに、埃等の付着も防ぐことができる。
【００４６】
また積層された基板１５、１６の両端で、長穴１１、１２を覆う蓋１３、１４を設けると共に、蓋１４に流入管７または流出管８を設けたもので、分岐流路６を構成する一部と流入管７または流出管８を兼用できるので、熱交換器を構成する部品点数を少なくし、熱交換器をより一層安価にできる。
【００４７】
また基板１５、１６を樹脂製とし、熱交換器を軽量化することができる。
【００４８】
さらに基板１５、１６相互を溶着によって接着し積層する製造方法であり、管内流路４や管外流路５を目詰まりさせることなく基板１５、１６相互の接着を容易にできる。
【００４９】
なお、本実施の形態１の熱交換器では、管３の断面形状を略正方形としたが、管３の断面形状は他の形状としても差し支えなく、例えば図８に示す略八角形や図９に示す略円形としても良い。
【００５０】
また、本実施の形態１の熱交換器では、基板１５、１６を交互に積層することで積層方向に管３相互の隙間を設け、基板１５、１６の平面方向に気流を流したが、例えば図１０に示すように基板１５を連続して積層させることで積層方向に管３相互を接触させ、基板１５の平面と垂直方向に気流を流しても、主要な効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、非常に優れた熱交換性能を、非常に製造が容易な構造で、かつ安価に実現でき、冷凍冷蔵機器や空調機器用の熱交換器や、廃熱回収機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の正面図
【図２】同実施の形態の熱交換器における管軸と垂直方向の断面図
【図３】同実施の形態の熱交換器における管軸方向の断面図
【図４】同実施の形態の熱交換器を構成する基板の正面図
【図５】同実施の形態の熱交換器の基板の断面図
【図６】同実施の形態の熱交換器を構成する基板の正面図
【図７】同実施の形態の熱交換器の基板の断面図
【図８】本発明の他の実施の形態における熱交換器の管軸と垂直方向の断面図
【図９】本発明の他の実施の形態における熱交換器の管軸と垂直方向の断面図
【図１０】本発明の他の実施の形態における熱交換器の管軸と垂直方向の断面図
【図１１】従来の熱交換器の正面図
【符号の説明】
【００５３】
３    管
４    管内流路
５    管外流路
６    分岐流路
７    流入管
８    流出管
９    長板
１０  長板
１１  長穴
１２  長穴
１３  蓋
１４  蓋
１５  基板
１６  基板
１７  凹み
１８  スリット
１９  保持板
２０  スリット
２１  保持板
【図１】
2005300062.tif 000003
【図２】
2005300062.tif 000004
【図３】
2005300062.tif 000005
【図４】
2005300062.tif 000006
【図５】
2005300062.tif 000007
【図６】
2005300062.tif 000008
【図７】
2005300062.tif 000009
【図８】
2005300062.tif 000010
【図９】
2005300062.tif 000011
【図１０】
2005300062.tif 000012
【図１１】
2005300062.tif 000013